PCI 익스프레스 5.0 규격 기반 PC용 SSD는 2023년 초 첫 제품 등장 이후 높은 가격과 발열 문제로 일부 고성능 게이밍 PC 등에만 탑재됐다. 현재 시장 점유율은 5% 정도에 그치는 반면 PCI 익스프레스 4.0 기반 SSD는 작년 말 기준 60% 가량을 차지한다.

그러나 정체됐던 시장이 올 하반기를 기점으로 시장 점유율을 확장할 것으로 보인다. 주요 대만 팹리스 업체들이 전력 효율성을 대폭 개선한 차세대 컨트롤러를 출시하고 있고 과거 탑재가 어렵다고 평가됐던 노트북 등으로 확대가 가능해졌기 때문이다.

대만 팹리스 파이슨은 지난 해 출시한 PS5031-E31T를 주요 SSD 제조사에 공급중이다. 생산 공정을 대만 TSMC 7나노급(N7) 공정으로 교체해 가장 큰 문제로 꼽혔던 발열과 소모 전력을 낮췄다.

PS5031-E31T는 디램리스 설계로 기존 디램 탑재 모델 대비 전력 소모를 최대 15% 가량 낮췄다. 파이슨 관계자는 "최대 읽기 속도가 10GB/s, 쓰기 속도가 8GB/s로 제한되지만 노트북 환경에서 체감할 만한 차이를 느끼기는 어려울 것"이라고 설명했다.

대만 팹리스인 실리콘모션은 전세계 SSD 컨트롤러 시장에서 약 30% 가량을 차지한다. 이 회사도 올해 컴퓨텍스 기간 중 보급형 PCI 익스프레스 5.0 SSD용 컨트롤러 신제품인 SM2504XT를 공개했다.

최대 읽기 속도는 11.5GB, 쓰기 속도는 11GB 수준이다. 단 최대 소모 전력은 종전 동종 제품(약 6W) 대비 절반 이하인 2.4W까지 떨어졌다. 이 회사 관계자는 "SM2504XT 생산에 TSMC 6나노급(N6) 공정을 활용해 전력 소모를 줄였다"고 설명했다.

실리콘모션 관계자는 "SM2504XT는 2개월 전 대부분의 설계를 마쳤고 현재는 성능 튜닝 중이다. 올해 말에는 고객사(SSD 제조사)에 완성된 제품을 공급할 수 있을 것"이라고 설명했다.

TSMC 7나노급 이하 공정을 활용한 두 컨트롤러는 모두 디램리스(DRAM-less) 설계를 들 수 있다. 디램은 대용량 데이터 기록이 지속될 경우 임시로 데이터를 저장해 완충 역할을 하고 기록 속도를 높이지만 전력 소모도 그만큼 커진다.

실리콘모션 관계자는 "처음 새로운 규격으로 SSD 컨트롤러를 설계할 때는 성능과 품질을 최대한 끌어낼 수 있는 디램 포함된 제품을 먼저 설계한다. 디램리스 컨트롤러는 제조 원가를 낮출 수 있다는 장점 때문에 고객사가 선호한다"고 설명했다.

파이슨 관계자도 "디램리스 제품의 제조 원가가 조금 더 낮아지는 것은 사실이다. 대량 데이터를 지속적으로 써야하는 용도가 아니라면 체감 성능은 크게 떨어지지 않는다"고 밝혔다.

PCI 익스프레스 5.0 기반 SSD는 인텔 코어 울트라 200V/H, AMD 라이젠 AI 300 시리즈 등 신경망처리장치(NPU)와 고성능 GPU를 내장한 노트북용 프로세서 기반 AI PC 등장으로 점유율을 더욱 확대할 것으로 보인다.

AI 모델 훈련에서는 대용량 매개변수 파일의 빈번한 읽기/쓰기가 병목 현상을 일으켜 속도를 떨어뜨릴 수 있다. 업계 관계자는 "PCI 익스프레스 5.0 SSD는 PCIe 4.0 제품 대비 AI 모델 로딩 시간을 최대 40% 단축할 수 있다"고 설명했다.

게이밍 분야에서도 고해상도 텍스처, 실시간 레이트레이싱 등을 위해 10-15GB/s의 대역폭을 요구하며 PCI 익스프레스 5.0 SSD의 필요성이 커질 것으로 보인다.